Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Основы функционирования локальных устройств противоаварийной автоматики. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

1 Мб

Скачать

☆

1 / 91 2 3 4 5 6 7 8 9 > Следующая >>>

Министерство образования и науки Российской Федерации

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

В.В. ВАСИЛЬЕВ, И.П. ТИМОФЕЕВ

ОСНОВЫ

ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

ЛОКАЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

ПРОТИВОАВАРИЙНОЙ

АВТОМАТИКИ

Утверждено Редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного пособия

НОВОСИБИРСК

2016

УДК 621.316.9(075.8) В 191

Рецензенты:

канд. техн. наук, доц. А.И. Щеглов,

канд. техн. наук, доц. В.П. Шойко

Работа подготовлена на кафедре электрических станций ФЭН

для магистрантов направления 13.04.02 (140400.68)

«Электроэнергетика и электротехника»

(магистерская программа «Автоматика энергосистем»)

Васильев В.В.

В 191 Основы функционирования локальных устройств противо-

аварийной автоматики: учеб. пособие /

В.В. Васильев, И.П. Ти-

мофеев. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2016. – 84 с.

ISBN 978-5-7782-3027-9

В пособии рассмотрены основные принципы организации и функционирования локальных устройств, предназначенных для предотвращения развития и ликвидации аварийных режимов энергосистем, связанных в основном с дефицитом или избытком активной или реактивной мощности. Приведены рекомендации по расчету уставок этих устройств. Описано моделирование устройств противоаварийной автоматики в программном комплексе анализа живучести

Пособие предназначено для магистрантов при изучении дисциплин «Автоматика энергосистем» и «Технические средства диспетчерского и технологического управления».

УДК 621.316.9(075.8)

ISBN 978-5-7782-3027-9 © Васильев В.В, Тимофеев И.П., 2016

технический университет, 2016

СИМВОЛЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ

В ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СХЕМАХ

Внутренний входной сигнал

Внутренний выходной сигнал

Внешний входной сигнал

Внешний выходной сигнал

Внутренний сигнал

Логический элемент «ИЛИ»

Логический элемент «И»

Логический элемент «НЕ»

Таймер с нерегулируемой выдержкой времени на срабатывание

Таймер с нерегулируемой выдержкой времени на возврат

Генератор импульса (одновибратор) нерегулируемой длительности

Таймер с регулируемой выдержкой времени на срабатывание

Таймер с регулируемой выдержкой времени на возврат

Генератор импульса (одновибратор) регулируемой длительности

Элемент памяти (асинхронный RS-триггер)

Максимальный пороговый орган (Р – текущее значение, Р1 – уставка)

Минимальный пороговый орган (Р – текущее значение, Р1 – уставка)

ВВЕДЕНИЕ

Особое место в обеспечениях надежности электроснабжения потребителей занимает система автоматического противоаварийного управления, значимость которой определяется рассредоточенностью населения и промышленности на большой территории страны, что в сочетании с высокой степенью концентрации производства электроэнергии приводит к необходимости передачи мощности потребителям от весьма удаленных источников. В этих условиях обеспечение требуемого противостоять аварийным возмущениям) за счет повышения резервирования генераторных мощностей и пропускной способности электрических сетей, как это традиционно выполняется за рубежом, становится весьма проблематичным и дорогостоящим. Поэтому в нашей электроэнергетической отрасли большое внимание прежде всего уделяется таким мероприятиям, как оптимизация режимного управления вышение эффективности автоматического противоаварийного управления.

с принципами построения систем противоаварийного управления в энергосистемах, соответствующих всем современным требованиям и стандартам. В работе описаны локальные устройства противоаварийной автоматики, предназначенные для предотвращения развития и ликвидации аварийных режимов энергосистем, связанных с дефицитом и

полнить ряд лабораторно-практических работ по расчету параметров устройств противоаварийной автоматики и их моделированию в программном комплексе анализа живучести (ПАЖ, разработка Сибирского научно-исследовательского института электроэнергетики – СибНИИЭ).

уровня надежности и живучести (способность энергосистемы

и по-

Настоящее пособие предназначено для ознакомления обучающихся

избытком активной и реактивной мощности.

По итогам изучения представленного материала предлагается вы-

1. ОРГАНИЗАЦИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПРОТИВОАВАРИЙНОГО УПРАВЛЕНИЯ

1.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Нарушение нормального режима энергосистемы в результате воздействия аварийного возмущения приводит к возникновению следующих видов опасностей [1]:

 недопустимому снижению надежности режима энергосистемы вследствие высокой вероятности нарушения устойчивости параллельной работы электростанций, узлов нагрузки;

 возникновению в энергосистеме асинхронного режима (АР), приводящего к нарушению электроснабжения потребителей, опасного для

оборудования и предрасположенного к дальнейшей эскалации с

переходом одночастотного АР в многочастотный;

 недопустимому снижению напряжения, возникновению лавины напряжения с нарушением электроснабжения потребителей;

 недопустимому повышению напряжения с повреждением обору- дования;

 недопустимому повышению частоты с отключением генераторов и погашением электростанций;

 недопустимому снижению частоты с погашением электростан- ций, возникновением лавины нагрузки потребителей;

 повреждению оборудования в результате его перегрузки тран- зитными потоками мощности.

Быстрое протекание аварийных процессов при нарушениях нормальных режимов исключает возможность ликвидировать их и тем более предотвратить действиями оперативного персонала даже при наличии хороших средств контроля и телеуправления. Поэтому предотвращение, ликом возлагаются на специальные автоматические устройства, полу-

локализация и ликвидация нарушений нормального режима це-

частоты и массовым отключением

чившие общее наименование средств противоаварийного управления (ПАУ).

Автоматическое ПАУ осуществляется совокупностью противоаварийных автоматик (ПА), которая должна обеспечивать:

 сведение к возможному минимуму отключений нагрузки и гене- рации в аварийных режимах;

 предотвращение развития и локализацию нарушений в послеава- рийном режиме энергосистемы.

Система ПА контролируемого объекта энергосистемы, района управления

может состоять из одной или нескольких автоматик в зависимости от их структуры и режимов работы и быть реализована как отдельными устройствами, так и комплексом взаимосвязанных устройств. Она должна предотвратить развитие аварии и локализовать их в пределах своей области управления. Таким образом, система ПА образует эшелонированную структуру, обеспечивающую последовательный ввод в действие ее элементов при возникновении и развитии аварийного нарушения и функционально состоящую из следующих основных видов автоматик (рис. 1):

 АОСЧ – автоматическое ограничение снижения частоты;  АОСН – автоматическое ограничение снижения напряжения;  АОПЧ – автоматическое ограничение повышения частоты;  АОПН – автоматическое ограничение повышения напряжения;  АОПО – автоматическое ограничение перегрузки

оборудования;

 АЛАР – автоматическая ликвидация асинхронного режима;  АПНУ – автоматическое предотвращение нарушения устойчиво-

сти.

Из перечисленных автоматик в качестве локальных средств противоаварийного управления, чтобы предотвращать недопустимые для оборудования режимов и обеспечения живучести энергосистемы, используются АОСЧ, АОСН, АОПЧ, АОПН, АОПО и АЛАР.

Система АПНУ, предназначенная для предотвращения нарушения устойчивости параллельной

работы электростанций или энергосистемы в целом и представляющая собой централизованную иерархическую структуру ПА, в настоящем пособии не рассматривается.

Устройство АЛАР – наиболее сложный вид ПА, тип которого выбирается на основе объемных расчетов асинхронных режимов энергосистемы для различных схемно-режимных условий, поэтому также не рассматривается в составе учебного

пособия.

предотвращения

нарушения

устойчивости

параллельной

работы (АПНУ)

ограничения

повышения напряжения

(АОПН)

ограничения

перегрузки

оборудования

(АОПО)

ограничения

снижения

напряжения

(АОСН)

ликвидации

асинхронного

режима (АЛАР)

ограничения

снижения

частоты (АОСЧ)

СистемыПАПА

Системы

локализуютии

локализуют

предотвращают

развитие

аварий

помощью

сспомощью

ограничения

повышения

частоты (АОПЧ)

Рис. 1. Основные функции ЛПА

В общем плане противоаварийная автоматика должна сохранить максимум оставшихся после аварийного возмущения источников электроэнергии для питания соответствующего количества потребителей. По крайней мере, имеется в виду сохранение максимума источников в состоянии готовности к быстрому приему полной нагрузки и сохранение питания наиболее ответственных потребителей [2].

На рис. 2 показаны регламентируемые стандартом [1] управляющие

воздействия (УВ) локальной противоаварийной автоматики

(ЛПА). Наиболее используемые из них следующие:

1) ОГ – отключение генераторов. Применяется для предотвращения

нарушений устойчивости, ликвидации асинхронного режима, ограничения повышения частоты, ограничения перегрузки оборудования;

2) ОН – отключение нагрузки. Применяется для ограничения снижения частоты и напряжения, предотвращения нарушений устойчивости, ликвидации асинхронного режима и ограничения

перегрузки обо-

рудования;

3) ДС – деление системы. Применяется для предотвращения нарушения устойчивости, ликвидации асинхронного режима, ограничения снижения частоты, перегрузки оборудования, повышения эффективности действия отдельных видов ПА;

4) ВР – ввод резерва. Применяется для предотвращения снижения частоты и ускорения включения потребителей, отключенных действием автоматической частотной разгрузки (АЧР).

Применение управляющих воздействий ПА при выполнении заключительных практических работ ограничивается использованием этих четырех видов УВ.

Управляющие воздействия ПА являются функцией доаварийного, аварийного и послеаварийного состояний энергосистемы. Одна из главных задач при проектировании системы ПА энергорайона – это выбор минимально необходимого уровня (дозировки) УВ для предотвращения развития и локализации возможных

Функции ЛПА Управляющие воздействия

АЛАР

ОГ

аварийных ситуаций.

Отключение генераторов

АОПЧ

АОСЧ

АОПН

АОСН

АОПО

ОН

ФВ

ВШР

ОШР

ДС

ВР

ОО

Отключение нагрузки

Форсировка возбуждения

Включение шинных реакторов

Отключение шинных реакторов

Деление системы

Ввод резерва

Загрузка генераторов

ЗГ

Отключение оборудования (линий,

трансформаторов, выключателей)

Рис. 2. Основные виды УВ от ПА

Состояние энергосистемы характеризуется рядом таких факторов и параметров, как электрическая схема, состав оборудования, перетоки мощности по электропередачам и межсистемным связям, значения токов, уровни напряжения, частота и т. п. Устройства ПА непрерывно

контролируют эти параметры, выявляют и фиксируют моменты опасного отклонения или внезапного нарушения нормального режима, определяют их тяжесть и вырабатывают соответствующие воздействия на объекты управления. При этом чем больше факторов и параметров контролирует ПА, тем ближе к оптимальным будут ее воздействия.

1.2. СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО ОГРАНИЧЕНИЯ СНИЖЕНИЯ ЧАСТОТЫ

1.2.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

АОСЧ предназначено для обеспечения живучести ЕЭС России при возникновении значительного дефицита активной мощности в отдельных ее частях (регионах) с их аварийным отделением и глубоким снижением частоты (и напряжения, как следствие снижения частоты), создающим угрозу повреждения оборудования электростанций, безопасности работы АЭС, нарушения нормальной работы энергопринимающих установок потребителей

, а также возникновения лавины частоты и

напряжения.

АОСЧ должно за счет мобилизации резерва генерации и отключения нагрузки (рис. 3) потребителей обеспечивать прекращение процесса аварийного снижения частоты и подъем ее до уровня, при котором энергосистема может работать длительное время (выше 49,0 Гц), а также частичное или полное восстановление питания отключенной нагрузки потребителей

при нормализации частоты.

АОСЧ осуществляет:

 автоматический частотный ввод резерва (АЧВР) при снижении частоты до верхних уставок АЧР;

 автоматическую частотную разгрузку при снижении частоты ниже 49,2 Гц;

 дополнительную разгрузку (ДАР) при локальных дефицитах мощности с большой скоростью снижения частоты;

 выделение электростанций (энергоблоков) на питание собствен- ных нужд или

на сбалансированную нагрузку (ЧДА – частотная дели-

тельная автоматика) в случае неэффективности действия АЧР;

 частотное автоматическое повторное включение (ЧАПВ) отклю- ченных потребителей при нормализации частоты.

1 / 91 2 3 4 5 6 7 8 9 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]